29 卷 3 期 第 第 2008 年 月 5
航 空 学 报 AC TA A ERONAU TICA ET ASTRONAU TICA SIN ICA
大型机翼整体壁板由于具有结构效率高 、 易 于实现等强度设计 、 密封性好等突出优点 ,成为现 代先进飞机的重要结构件 。目前国际上主要采用 喷丸方法来成形大型机翼整体壁板件 。但喷丸成 形存在工艺参数难确定 、 工艺可重复性较差 、 成形 能力受板厚限制 、 特殊的细长加强结构成形难度 大等问题 。因此 , 为满足大型机翼整体壁板成形 需求 ,国际航空制造领域除进一步研究喷丸成形 自动化技术外 ,探索研究其他更为有效的成形工 艺也是一个重要的研究方向 。时效成形具有零件 残余应力小 、 工艺可重复性好 、 能够提高可时效铝
收稿日期 :2007208227 ; 修订日期 :2007211202 基金项目 : 陕西省 13115” “ 科技创新工程重大科技专项项目 (2007ZD KG265) 通讯作者 : 王俊彪 E2mail :wangjunb @nwpu. edu. cn
文章编号 :100026893 ( 2008) 0320728206
od ; vibratory st ress relief met hod
大型机翼整体壁板时效成形技术
王俊彪 , 刘中凯 , 张贤杰
( 西北工业大学 机电学院 , 陕西 西安 710072)
Age Forming of Large Scale Integral Aircraf t Wing Panel
Wang J unbiao , Liu Zho ngkai , Zhang Xianjie
( School of Mechat ronics , Nort hwestern Polytechnical U niversity , Xi’ an 710072 , China)
摘 : 分析了单级时效 、 / 多级时效 、 要 双 振动时效以及应力位向效应等工艺措施和因素对铝合金机翼整体壁 采用振动时效应力松弛 ,以加速应力松弛 ,降低回弹 ,并提高成形后壁板材料的抗疲劳性能 ; 对时效过程中存 在应力位向效应的铝合金 ,应设计合适的时间温度曲线与加载曲线 ,以避免壁板材料因应力位向效应产生各 向异性 ,导致材料屈服强度降低 。提出了大型机翼整体壁板时效成形的工艺流程 ,给出了成形过程中热压罐 内的温度时间曲线和气压时间曲线 ; 提出了成形工装的模块化 、 标准化与柔性化设计以及解决壁板时效成形 回弹问题的有限元方法 ,并对中国研究发展大型机翼整体壁板时效成形技术提出了建议 。 关键词 : 飞行器制造技术 ; 时效成形 ; 机翼整体壁板 ; 多级时效 ; 振动时效 中图分类号 : V262. 3 文献标识码 : A
板材料时效成形特性的影响 ,得到以下结论 : 应采用双/ 多级时效处理 ,以提高成形后壁板材料的综合性能 ; 应
Abstract : The p rocess factor and measure effect s o n age forming p roperties of aluminium alloy integral wing skin panels are analyzed , such as one2step aging , two/ multi2step aging , vibrato ry st ress relief met hod and
p rove t he general perfo rmance of t he wing panel ; vibrato ry st ress relief met hod should be taken to accelerate p riate temperat ure2time and air p ressure2time relatio n curves should be designed to avoid anisot ropic which ving t he sp ringback p roblem in age fo rming p rocess.
is p resented for designing and manufact uring t he fo rming tools. A finite element met hod is p resented fo r sol2 Key words : aircraft manufact uring technology ; age forming ; integral aircraft wing panel ; multi2step age met h2
leads to lower yield st ress for t he aluminium alloy wit h st ress2orienting effect in age forming. As a result , an age forming p rocess of large scale integral aircraft wing panel is p ropo sed , including t he temperat ure2time and air p ressure2time relatio n curves of t he clave in t he forming p rocess. A modular , standard and flexible met hod
t he st ress relaxation , reduce sp ringback and imp rove t he fatigue resisting capability of panel material ; app ro2
st ress2orienting effect . The following conclusions are drawn : two/ multi2step aging sho uld be adapted to im2
合金的抗疲劳性能等优点[ 1 ] 。目前波音公司 、 空 中客车公司等世界著名航空制造企业纷纷开展大 型机翼整体壁板时效成形方面的研究与应用 。时 效成形是利用材料蠕变与应力松弛特性 , 使待成 形零件的弹性预应变在一定的温度下 , 经过一定 时间部分地转化为塑性应变 , 从而实现零件成形 的一种工艺方法 。对于解决大尺寸 、 变厚度 、 内部 结构复杂的大型机翼整体壁板成形制造问题 , 时 效成形技术是一个重要的研究方向 。中国发展大 型飞机 ,需解决大型变厚度复杂结构机翼整体壁板 成形问题 ,有必要对时效成形技术开展相关研究。 目前 ,时效成形主要应用于上翼面壁板成形 , 如 Gulf st ream GIV , B21B , A330/ 340 , Hawk ,
A380 [ 223 ] 。原因主要在于上翼面壁板 所采 用的
http://www.cnki.net
Vol1 29 No1 3 May 2008
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航 空 学 报 AC TA A ERONAU TICA ET ASTRONAU TICA SIN ICA
大型机翼整体壁板由于具有结构效率高 、 易 于实现等强度设计 、 密封性好等突出优点 ,成为现 代先进飞机的重要结构件 。目前国际上主要采用 喷丸方法来成形大型机翼整体壁板件 。但喷丸成 形存在工艺参数难确定 、 工艺可重复性较差 、 成形 能力受板厚限制 、 特殊的细长加强结构成形难度 大等问题 。因此 , 为满足大型机翼整体壁板成形 需求 ,国际航空制造领域除进一步研究喷丸成形 自动化技术外 ,探索研究其他更为有效的成形工 艺也是一个重要的研究方向 。时效成形具有零件 残余应力小 、 工艺可重复性好 、 能够提高可时效铝
收稿日期 :2007208227 ; 修订日期 :2007211202 基金项目 : 陕西省 13115” “ 科技创新工程重大科技专项项目 (2007ZD KG265) 通讯作者 : 王俊彪 E2mail :wangjunb @nwpu. edu. cn
文章编号 :100026893 ( 2008) 0320728206
od ; vibratory st ress relief met hod
大型机翼整体壁板时效成形技术
王俊彪 , 刘中凯 , 张贤杰
( 西北工业大学 机电学院 , 陕西 西安 710072)
Age Forming of Large Scale Integral Aircraf t Wing Panel
Wang J unbiao , Liu Zho ngkai , Zhang Xianjie
( School of Mechat ronics , Nort hwestern Polytechnical U niversity , Xi’ an 710072 , China)
摘 : 分析了单级时效 、 / 多级时效 、 要 双 振动时效以及应力位向效应等工艺措施和因素对铝合金机翼整体壁 采用振动时效应力松弛 ,以加速应力松弛 ,降低回弹 ,并提高成形后壁板材料的抗疲劳性能 ; 对时效过程中存 在应力位向效应的铝合金 ,应设计合适的时间温度曲线与加载曲线 ,以避免壁板材料因应力位向效应产生各 向异性 ,导致材料屈服强度降低 。提出了大型机翼整体壁板时效成形的工艺流程 ,给出了成形过程中热压罐 内的温度时间曲线和气压时间曲线 ; 提出了成形工装的模块化 、 标准化与柔性化设计以及解决壁板时效成形 回弹问题的有限元方法 ,并对中国研究发展大型机翼整体壁板时效成形技术提出了建议 。 关键词 : 飞行器制造技术 ; 时效成形 ; 机翼整体壁板 ; 多级时效 ; 振动时效 中图分类号 : V262. 3 文献标识码 : A
板材料时效成形特性的影响 ,得到以下结论 : 应采用双/ 多级时效处理 ,以提高成形后壁板材料的综合性能 ; 应
Abstract : The p rocess factor and measure effect s o n age forming p roperties of aluminium alloy integral wing skin panels are analyzed , such as one2step aging , two/ multi2step aging , vibrato ry st ress relief met hod and
p rove t he general perfo rmance of t he wing panel ; vibrato ry st ress relief met hod should be taken to accelerate p riate temperat ure2time and air p ressure2time relatio n curves should be designed to avoid anisot ropic which ving t he sp ringback p roblem in age fo rming p rocess.
is p resented for designing and manufact uring t he fo rming tools. A finite element met hod is p resented fo r sol2 Key words : aircraft manufact uring technology ; age forming ; integral aircraft wing panel ; multi2step age met h2
leads to lower yield st ress for t he aluminium alloy wit h st ress2orienting effect in age forming. As a result , an age forming p rocess of large scale integral aircraft wing panel is p ropo sed , including t he temperat ure2time and air p ressure2time relatio n curves of t he clave in t he forming p rocess. A modular , standard and flexible met hod
t he st ress relaxation , reduce sp ringback and imp rove t he fatigue resisting capability of panel material ; app ro2
st ress2orienting effect . The following conclusions are drawn : two/ multi2step aging sho uld be adapted to im2
合金的抗疲劳性能等优点[ 1 ] 。目前波音公司 、 空 中客车公司等世界著名航空制造企业纷纷开展大 型机翼整体壁板时效成形方面的研究与应用 。时 效成形是利用材料蠕变与应力松弛特性 , 使待成 形零件的弹性预应变在一定的温度下 , 经过一定 时间部分地转化为塑性应变 , 从而实现零件成形 的一种工艺方法 。对于解决大尺寸 、 变厚度 、 内部 结构复杂的大型机翼整体壁板成形制造问题 , 时 效成形技术是一个重要的研究方向 。中国发展大 型飞机 ,需解决大型变厚度复杂结构机翼整体壁板 成形问题 ,有必要对时效成形技术开展相关研究。 目前 ,时效成形主要应用于上翼面壁板成形 , 如 Gulf st ream GIV , B21B , A330/ 340 , Hawk ,
A380 [ 223 ] 。原因主要在于上翼面壁板 所采 用的
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Vol1 29 No1 3 May 2008
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